由于油菜籽收獲時(shí)正值梅雨季節(jié)，高溫、高濕環(huán)境易使油菜籽發(fā)芽或霉變，因此，必須快速將油菜籽干燥至安全儲(chǔ)藏水分，使其安全度過貯藏階段。油菜籽的安全貯藏水分一般應(yīng)控制在8%～10%。同時(shí)油菜籽品質(zhì)受溫度影響較大，應(yīng)根據(jù)不同的干燥烘干機(jī)類型嚴(yán)格控制烘干過程中的高料溫，不得超過80℃。為此，筆者以湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)自主研發(fā)的CD-100型滾筒式油菜籽烘干機(jī)為研究對象，對影響油菜籽干燥效率的溫度和風(fēng)速進(jìn)行試驗(yàn)研究，以期為烘干機(jī)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供技術(shù)參數(shù)，富通新能源生產(chǎn)銷售木屑顆粒機(jī)、木屑烘干機(jī)等生物質(zhì)燃料成型、木屑烘干等機(jī)械設(shè)備。
1、材料與方法
1.1材料
湘雜油1631號雙低油菜籽。人工除雜使油菜籽含雜率低于0.1%。除雜后的油菜籽總質(zhì)量約270 kg，含水率約30%，置于通風(fēng)處自然風(fēng)干后含水率約19%。
1.2設(shè)備
CD-100型滾筒式烘干機(jī)結(jié)構(gòu)如圖l所示。熱源通過風(fēng)筒布與滾筒進(jìn)風(fēng)口連接;滾筒由主動(dòng)輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng);油菜籽烘干時(shí)滾筒正轉(zhuǎn);干燥結(jié)束后，打開進(jìn)/卸料口，控制系統(tǒng)設(shè)置滾筒反轉(zhuǎn)完成卸料。
風(fēng)機(jī)采用功率為370 W的離心式三相風(fēng)機(jī)(上海高工)。電加熱式熱源，功率6 kW。進(jìn)風(fēng)口處安裝溫度傳感器。電氣控制箱內(nèi)置①三晶8000M變頻器，控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速;②溫控器，用于設(shè)置溫度及在線檢測進(jìn)風(fēng)口溫度;③IG5-4變頻器控制滾筒轉(zhuǎn)速。
便攜式數(shù)據(jù)采集儀(英泰斯特(INTEST)儀器公司生產(chǎn))，用于標(biāo)定各取樣點(diǎn)的溫度值和出風(fēng)口的相對濕度值。油菜籽含水率用三久電腦水分測定儀測量，
1.3方法
將供試油菜籽分成3批次，每批次油菜籽在不同溫度(60、70、80℃)和不同風(fēng)速(3.03，3.80、4.30、4.73、5.13 m/s)條件下進(jìn)行烘干試驗(yàn)。由于試驗(yàn)所需油菜籽量大，故采用人工加濕重復(fù)使用的方法，每次試驗(yàn)前將油菜籽充分浸泡后攤鋪在通風(fēng)處8h左右，晾干表面水分，待其初始含水率約為19%時(shí)再進(jìn)行試驗(yàn)。烘干過程中，每個(gè)取樣孔每隔20 min取1次樣，直至油菜籽含水率低于9%。每次取樣3g，測量油菜籽含水率，取平均值并繪制曲線圖，用于對比分析同一風(fēng)速不同溫度條件下以及同一溫度不同風(fēng)速條件下的油菜籽含水率的變化。
2、結(jié)果及分析
2.1 溫度對油菜籽干燥效率的影響
圖2反映不同溫度下油菜籽含水率隨時(shí)間的變化。當(dāng)風(fēng)速3.03~4.73 m/s時(shí)，80℃干燥的效率高，60℃干燥的效率低。80℃條件下的干燥效率是60℃條件下的1.5~2倍。但當(dāng)風(fēng)速為5.13m/s時(shí)，油菜籽干燥效率不再隨溫度的升高而提高，70℃時(shí)的干燥效率高，80℃時(shí)低。這是因?yàn)闇囟群惋L(fēng)速之間存在耦合作用，當(dāng)風(fēng)速較大時(shí)，風(fēng)帶走油菜籽的水分的同時(shí)也帶走了熱量，滾筒進(jìn)風(fēng)口溫度雖然保持了恒定，但油菜籽的干燥溫度卻降低了，因而干燥效率隨之降低。
2.2風(fēng)速對油菜籽干燥效率的影響
圖3反映不同風(fēng)速下油菜籽含水率隨時(shí)間的變化。當(dāng)溫度為60和70℃時(shí)，風(fēng)速越大，油菜籽干燥效率越高。但當(dāng)溫度為80℃時(shí)，所需干燥時(shí)間并不隨風(fēng)速的不斷增大而逐漸縮短。這表明油菜籽的干燥過程是一個(gè)非常復(fù)雜的熱質(zhì)交換過程，影響其干燥效率的因子之間相互影響，需要對干燥效率進(jìn)行綜合分析。
2.3對油菜籽干燥效率影響因素的綜合分析
從表1可以看出，平均干燥速率小值為2.48%/h，此時(shí)溫度為60℃，風(fēng)速為3.03 m/s;平均干燥速率高值達(dá)到4.87%/h，此時(shí)溫度為80℃，風(fēng)速為4.73 m/s。利用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件分析，可以得出在80℃、風(fēng)速為4.73 m/s條件下的曲線擬合方程，通過比較相關(guān)系數(shù)的平方值(R2)發(fā)現(xiàn)，三次多項(xiàng)式模型曲線擬合方程的相關(guān)系數(shù)大，R2=0.999，其曲線擬合方程為：y=20.521 - 0.068t+ 2.033x10-6產(chǎn)。
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